Im Takt des Ofens

Signifikante Energieeinsparungen im Bereich Verbrennungsluft dank dem neuen AERZEN Load-Balancing-Control bei Köhler Kalk GmbH

(Aus der Schüttgut & Prozess 4/2026)

Beim nordhessischen Dolomitkalkhersteller Köhler Kalk stellen drei AERZEN-Schraubengebläse vom Typ Delta Hybrid die Verbrennungsluft für den Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR) zur Verfügung. Für einen möglichst effizienten Betrieb des Maschinen‑Trios setzt das Familienunternehmen auf das AERZEN Load-Balancing-Control (LBC). Die intelligente Steuerungssoftware wurde von Aerzen Digital Systems, dem Digitalisierungsspezialisten im AERZEN‑Konzern, entwickelt und eröffnet signifikante Potentiale für die energetische Optimierung der Drucklufterzeugung – ganz ohne zusätzliche Hardware.

Die Herstellung von Kalk und Dolomit ist äußerst energieintensiv, insbesondere der Brennvorgang verursacht hohe CO2-Emissionen. Denn um den Rohstein in Branntkalk umzuwandeln, sind extreme Temperaturen zwischen 900 und 1.200 Grad Celsius erforderlich. Umso wichtiger sind intelligente Lösungen, die diesen Prozess nach haltiger gestalten. Das nordhessische Familienunternehmen Köhler Kalk setzt daher seit vielen Jahren auf einen hochmodernen Gleichstrom Gegenstrom-Regenerativofen (GGR) und energieeffiziente Gebläsetechnologie von AERZEN. Mit der Implementierung des Load-Balancing-Control (LBC) geht Köhler Kalk nun einen entscheidenden Schritt weiter: Die intelligente Steuerungssoftware betreibt den Maschinenverbund, der dem Ofen die Prozessluft für den Brennvorgang (Verbrennungsluft) zuführt, stets im optimalen Arbeitspunkt und ermöglicht so signifikante Energieeinsparungen und Prozessverbesserungen.

Köhler Kalk ist Spezialist für Dolomitbranntkalk

Die Köhler Kalk GmbH mit Sitz im Werra-Meißner-Kreis (Nordhessen) hat sich auf die Gewinnung, Aufbereitung und Veredelung von hochwertigem Dolomitkalk, einem kristallinen Mineralgemisch aus Calcium- und Magnesiumcarbonat, spezialisiert.
Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der Weiterverarbeitung des Dolomitrohsteins im Brennofen zu Dolomitbranntkalk. Dieser ist vor allem für die Stahlindustrie besonders gut geeignet, weil sich der Magnesiumanteil im Dolomit als Oxid (MgO) bei der Stahlherstellung positiv auswirkt und beim Veredeln des Roheisens zum Stahl die Konverterwände schützt. Generell hat der zugesetzte Kalk die Aufgabe, den Schwefel in der Schmelze zu binden. Stahlkocher gehören deshalb zu den Stammkunden von Köhler Kalk. Darüber hinaus wird in großem Umfang auch die Dünge- und Zauindustrie beliefert.

Modernste Brenntechnik im Einsatz

Zentrales Element im Herstellungsprozess des Dolomitbranntkalks bei Köhler Kalk ist der Gleichstrom-Gegenstrom-Regenerativofen (GGR). Mit einem Wirkungsgrad von über 80 % zählt er zu den energieeffizientesten Kalkbrennern nach BVT (Beste verfügbare Technik, Bestandteil des Anlagenzulassungsrecht nach EU-Richtlinie 2010/75/EU über Industrieemissionen). Ein GGR-Ofen besteht aus zwei bis drei miteinander verbundenen Schächten, die in einem Zyklus von rund 15 Minuten abwechselnd als Brenn- und Regenerativschacht betrieben werden und arbeitet nach dem Prinzip der regenerativen Wärmerückgewinnung: Die Abgaswärme wird gespeichert und zur Vorwärmung der Verbrennungsluft genutzt. Das senkt den Brennstoffverbrauch und reduziert die Emissionen. Köhler Kalk war das erste Unternehmen in Deutschland, das Dolomit im GGR-Verfahren Dolomit brennt. 2017 wurde der hochmoderne Ofen am Standort Vockerode (östlich von Kassel) in Betrieb genommen.

AERZEN Schraubengebläse: das Beste aus zwei Welten

Die Verbrennungsluftversorgung übernehmen drei AERZEN Schraubengebläse vom Typ Delta Hybrid – zwei D75L mit Riemenantrieb (50 kW, 4.000 m³/h, 1.000 mbar) und ein D65S mit Direktantrieb (75 kW, 3.900 m³/h, 1.250 mbar). Die innovativen Aggregate vereinen die Vorzüge von Gebläse- und Verdichtertechnologie in einem System und stehen für maximale Energieeffizienz bei uneingeschränkter Zuverlässigkeit. Im Vergleich zu herkömmlichen Drehkolbengebläsen, die traditionell in Brennöfen eingesetzt werden, können erhebliche Energieeinsparungen von bis zu 37 % erzielt werden.

Load-Balancing-Control: Intelligente Steuerungssoftware

Mittels Load-Balancing-Control (LBC) lassen sich diese unterschiedlichen Anforderungen besonders energieeffizient erfüllen. Die Software wurde von Aerzen Digital Systems, dem Digitalisierungsspezialisten im AERZEN Konzern, speziell für den automatisierten Betrieb eines Maschinenverbundes entwickelt und eröffnet signifikante Potentiale für die energetische Optimierung der Drucklufterzeugung. LBC nutzt auf dem Prüfstand validierte Modelle, um die Einsatzpunkte jeder Maschine im Verbund mittels Testszenarien zu optimieren. Somit kann die Gesamteffizienz des Verbundes gesteigert werden, ohne auf eine rechenaufwendige Echtzeit-Optimierung zurückgreifen zu müssen.

Ein Maschinenverbund im energetisch optimalen Arbeitspunkt

Bei Köhler Kalk wird der erforderliche Volumenstrom für den aktuellen Brennprozess von der übergeordneten Prozesssteuerung des Gleichstrom Gegenstrom-Regenerativofens berechnet. Die oben genannten Einfluss größen (Produktionsleistung, Betriebsart, Brennstoffqualität, Beschaffenheit des Dolomitrohstein, Außentemperatur, Luftfeuchtigkeit, Zustand des Ofens) werden dabei durch die Messung von Prozessgrößen, beispielsweise der Temperatur des Brenngutes oder Abgases, berücksichtigt. Der GGR-Ofen übermittelt den Volumenstrombedarf an Load-Balancing-Control, die die Lastaufteilung zwischen den Gebläsen berechnet und entsprechende Steuerungssignale für die Maschinen ausgibt. Das Ergebnis ist ein Maschinenverbund, der in seinem energetisch optimalen Arbeitspunkt agiert und dem Betreiber einen Return on Investments in weniger als 2 Jahren ermöglicht.

Maximale Effizienz bei minimalem Integrationsaufwand

Load-Balancing-Control bietet maximale Flexibilität und lässt sich ohne großen Aufwand in bestehende oder neu aufgebaute Steuerungsumgebungen integrieren. Für jeden Kunden wird ein maßgeschneiderter Funktionsbaustein erstellt, der direkt in die Anlagensteuerung und das bestehende SCADA eingebunden wird. Das spart Zeit und Kosten. SPS-Systeme aller gängigen Hersteller werden unterstützt.

Der erste Schritt ist immer eine detaillierte Erfassung und Bewertung der vorhandenen Anlagentechnik und Infrastruktur – so auch bei Köhler Kalk. Zudem erfolgte eine Abstimmung mit dem Systemintegrator des Dolomitkalkherstellers. Anschließend wurde unter Berücksichtigung aller anlagenspezifischen Parameter der SPS-Funktionsbaustein aufgebaut. Dieser enthält sämtliche Funktionen des LBC und wird von Aerzen Digital Systems bequem als Download zur Verfügung gestellt. Durch eine modellbasierte virtuelle Inbetriebnahme ist der Funktionsbaustein bereits so weit voreingestellt, dass beim Kunden vor Ort nur noch eine Feineinstellung erforderlich ist. Der Systemintegrator implementierte den Funktionsbaustein innerhalb weniger Stunden mithilfe der mitgelieferten Dokumentation in die Steuerungsprogrammierung und führte die Anlage nahtlos zurück in den produktiven Betrieb.

Darüber hinaus ergab sich im Rahmen des Projekts bei Köhler Kalk ein positiver Nebeneffekt in Form einer deutlichen Lärmreduzierung. Die Anlage befindet sich in unmittelbarer Nähe zu einer Ortschaft und in der Vergangenheit kam es aufgrund hoher Lärmemissionen wiederholt zu Beschwerden. Dies machte es erforderlich, die maximale Drehzahl der Maschinen zu begrenzen, wodurch deren volles Leistungspotenzial nicht ausgeschöpft wurde. Durch den Einsatz von Load-Balancing-Control konnten Wechselwirkungen zwischen den Maschinen, die zuvor zu einer Verstärkung der Gesamtschallemission führten, vermieden werden. Dadurch ist nun ein Betrieb über den gesamten Drehzahlbereich möglich, was eben falls zur Steigerung der Energieeffizienz beiträgt. Dieser Effekt ist unter Umständen auf andere Anlagen übertragbar.

Signifikante Energieeinsparungen bei Köhler Kalk

Das LBC-Projekt bei Köhler Kalk zeigt eindrucksvoll, wie digitale Intelligenz, innovative Gebläsetechnik und praxisnahes Engineering zu einer ökonomisch und ökologisch attraktiven Lösung verschmelzen. Dank der hauseigenen Technologie von AERZEN und der gezielt eingebrachten maschinenbezogenen Expertise wird der Maschinenverbund zur Verbrennungsluftversorgung stets im Optimum betrieben. Köhler Kalk konnte dadurch nachhaltige Energieeinsparungen von 6 bis 10 % realisieren. Christian Köhler, Geschäftsführer der Köhler Kalk GmbH, ist begeistert: „Mit dem neuen Load-Balancing-Control haben wir nicht nur die Energieeffizienz unserer Verbrennungsluftversorgung spürbar verbessert, sondern auch die Lärmemissionen deutlich reduziert – und das ohne zusätzliche Hardware. Besonders überzeugt hat uns die einfache Integration in unsere bestehende Anlagensteuerung.

Weltweit werden industrielle Anlagen unter Einsatz von AERZEN Gebläsen und -Verdichtern mit gasförmigen Medien versorgt. In der innovativen AERZEN-Maschinentechnik stecken Erfahrungswerte aus 160 Jahren Firmengeschichte. Das AERZEN-Produktportfolio umfasst Drehkolbenverdichter, Drehkolbengebläse, Turbogebläse und Schraubenverdichter und hält neben Standarderzeugnissen auch kundenindividuelle Sonderlösungen bereit. Aerzen Digital Systems ist der Digitalisierungsspezialist im AERZEN Konzern. Als 100%ige Tochter der Aerzener Maschinenfabrik GmbH gegründet, fokussiert sich Aerzen Digital Systems auf digitale Produkte und Services, um die Effizienz, die Verfügbarkeit sowie die Produktivität der AERZEN-Gebläse nachhaltig und zukunftsorientiert zu steigern.
Zusätzlich bietet der AERZEN After Sales Service die ganze Bandbreite an Service-Dienstleistungen an – vom Vollwartungsvertrag bis zu Reparaturen und Modernisierungen bestehender Anlagen.